2014 Fiscal Year Annual Research Report
展開型構造に関する基礎理論の構築とその応用可能性の検証
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14J05965
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高塚 真央 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 宇宙構造物 / 太陽発電衛星 / 展開型構造 / リンク機構 / 運動学 / 動力学 / 逆動力学 / 形状記憶合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，(1)環境問題・エネルギ問題の解決策としての太陽発電衛星の実現に向けた新しい展開型構造の提案，(2)宇宙での展開挙動の理論予測を可能にする動力学計算手法の構築，(3)提案する展開型構造の宇宙での展開の信頼性の向上，の3つである。これまでの研究では，太陽発電衛星のような大型平面状構造物の平面直交二方向同時収納展開を可能にする新たな展開原理の提案，及び，境界条件が無い不安定構造としての展開型宇宙構造物の動力学的構造解析手法の基礎研究を行なってきている。
本年度の研究ではまず，提案する基本原理である「連動式パネルユニット」をある特定のパターンで連結・拡張することで，別途で伸展マストを用いずに宇宙で太陽電池パネルを平面直交二方向同時収納展開することを可能にする方法を明らかにした。また，これまでのパネルユニットの連結・拡張法は，構造全体が一体となって展開する全体連動型であり，一カ所が故障しただけでも構造全体が動かなくなる恐れがあったが，本年度の研究では，構成するパネルユニットを各々独立に展開できるようにし，一カ所が故障しても残り部分は使用可能となるような構成法についても明らかにした。
一方，境界条件が無い不安定構造としての展開型宇宙構造物の動力学計算手法に関して，これまでの研究では，シザーズ機構のユニットを例題とし，一定の自己釣合モーメントを展開動力として数値計算を行なってきたが，本年度の研究では，宇宙において展開後の構造振動の原因となる展開速度および加速度が０になるように展開を止めることができる展開動力の逆計算法を明らかにした。また現在は，提案するパネルユニットの展開動力として形状記憶合金や超弾性合金の応用可能性を検討しており，本年度は，折り曲げられた超弾性合金が元の形状に戻ろうとする際の復元力の近似計算法を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は，大型宇宙構造物である太陽発電衛星の実現に向けた新しい展開型構造の提案とその理論解析手法の構築である。本年度は当初の計画通り，太陽電池パネルで構成された平面状構造物を宇宙で平面直交二方向同時収納展開する際の方法として，別途で伸展マストを用いない方法とその展開挙動を明らかにし，日本航空宇宙学会で発表した。また，宇宙での展開後の構造振動の原因となる展開速度や加速度が０になるように展開を止めることができる展開動力の逆計算法も明らかにし，国際学会IASS，JAXAのシンポジウム，日本建築学会大会で発表した。また，宇宙での展開動力として本研究課題から新たに検討を始めた形状記憶合金や超弾性合金の復元力特性の研究に関してもほぼ計画通り実行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では現在，新しい展開構造の構成方法とその展開挙動，および，シザーズ構造を例題とした展開型宇宙構造物の動力学計算手法の研究に取り組んでいる。今後は，展開動力としての応用可能性を検討している折り曲げた超弾性合金の復元力の近似計算法や宇宙での展開挙動の理論予測を可能にする動力学計算法の一般化・汎用化を目標としており，特に動力学計算における解析モデルの拡張，逆動力学計算法の一般化，振動・減衰などの動的挙動に関する研究を発展させていく予定である。
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Research Products
(11 results)
